Ketika tingkat gas rumah kaca karbon dioksida naik dan menghangatkan bumi, es Antartika akan menjadi lebih rentan terhadap siklus pada skala astronomi, terutama kemiringan planet kita saat berputar di sekitar porosnya.
Penelitian baru menemukan bahwa lebih dari 30 juta tahun sejarah, lapisan es Antartika merespons paling kuat terhadap sudut kemiringan Bumi pada porosnya ketika es meluas ke lautan, berinteraksi dengan arus yang dapat membawa air hangat menjilat di pinggirannya dan menyebabkan peningkatan pencairan. Efek kemiringan memuncak ketika tingkat karbon dioksida mirip dengan apa yang diprediksi para ilmuwan untuk abad berikutnya, jika manusia tidak mendapatkan emisi di bawah kendali.
Ketika tingkat karbon dioksida mendorong melewati 400 bagian per juta, iklim akan menjadi lebih sensitif terhadap kemiringan atau kemiringan Bumi, para peneliti melaporkan 14 Januari dalam jurnal Nature Geoscience.
"Yang benar-benar penting adalah jumlah karbon dioksida di atmosfer," kata rekan penulis studi Stephen Meyers, seorang ahli paleoklimatologi di University of Wisconsin, Madison.
Skenario karbon dioksida yang tinggi dan sudut kemiringan yang tinggi bisa sangat menghancurkan lapisan es sepanjang Antartika yang tebalnya beberapa mil.
Merekonstruksi masa lalu
Lebih dari 40.000 tahun, poros Bumi bolak-balik "seperti kursi goyang," kata Meyers. Saat ini kemiringan ini sekitar 23,4 derajat, tetapi bisa sekecil 22,1 derajat atau sebanyak 24,5 derajat.
Kemiringan penting untuk kapan dan di mana sinar matahari mengenai dunia, dan dengan demikian dapat mempengaruhi iklim.
Untuk merekonstruksi sejarah bagaimana es Antartika menanggapi kemiringan ini, Meyers dan rekan penulisnya menggunakan beberapa sumber informasi tentang masa lalu iklim Bumi. Salah satu sumber adalah kalsium karbonat dari dasar lautan, ditinggalkan oleh organisme bersel tunggal yang disebut foraminifera bentik. Organisme ini mengekskresikan cangkang kalsium karbonat di sekitar mereka, mengunci catatan global yang berkelanjutan tentang kimiawi samudera dan atmosfer.
Catatan sedimen dari sekitar Antartika menjadi sumber sejarah iklim yang lain - spesialisasi penulis penelitian dan ahli paleoklimatologi Richard Levy dari GNS Science dan Victoria University of Wellington di Selandia Baru. Sedimen-sedimen ini, yang dibor dari dasar laut dengan panjang, inti kolumnar, juga memiliki catatan masa lalu. Gletser, misalnya, membuang campuran lumpur, pasir, dan kerikil yang berbeda di tempatnya. Inti-inti ini memberikan gambaran yang sangat rinci tentang di mana lapisan es itu dulu, kata Meyers, tetapi ada celah dalam catatan itu.
Siklus es
Dengan data dari kedua sumber, para peneliti mengumpulkan sejarah Antartika dari 34 juta menjadi 5 juta tahun yang lalu. Lapisan es besar pertama di Antartika terbentuk 34 juta tahun lalu, kata Levy, dan es laut sepanjang tahun menjadi norma hanya 3 juta tahun yang lalu, ketika kadar karbon dioksida turun di bawah 400 bagian per juta.
Dari sekitar 34 juta tahun yang lalu menjadi sekitar 25 juta tahun yang lalu, karbon dioksida sangat tinggi (600 hingga 800 ppm) dan sebagian besar es Antartika berbasis di darat, tidak bersentuhan dengan laut. Kemajuan dan mundur es benua itu relatif tidak sensitif terhadap kemiringan planet pada saat ini, para peneliti menemukan. Antara sekitar 24,5 juta dan sekitar 14 juta tahun yang lalu, karbon dioksida atmosfer turun menjadi antara 400 dan 600 ppm. Lapisan es semakin sering naik ke laut, tetapi es laut yang mengapung tidak terlalu banyak. Pada saat ini, planet ini menjadi sangat sensitif terhadap kemiringan sumbu Bumi.
Antara 13 juta dan 5 juta tahun lalu, kadar karbon dioksida turun lagi, mencapai serendah 200 ppm. Es laut yang mengambang menjadi lebih menonjol, membentuk kerak di atas lautan terbuka di musim dingin dan hanya menipis di musim panas. Sensitivitas terhadap kemiringan Bumi menurun.
Tidak sepenuhnya jelas mengapa perubahan kepekaan terhadap perubahan ini terjadi, kata Levy kepada Live Science, tetapi alasannya tampaknya melibatkan kontak antara es dan laut. Pada saat miring tinggi, daerah kutub menjadi hangat dan perbedaan suhu antara khatulistiwa dan kutub menjadi kurang ekstrim. Ini, pada gilirannya, mengubah angin dan pola saat ini - yang sebagian besar didorong oleh perbedaan suhu ini - pada akhirnya meningkatkan aliran air laut hangat ke tepi Antartika.
Ketika sebagian besar es berbasis darat, aliran ini tidak menyentuh es. Tetapi ketika lapisan es itu membumi di dasar lautan, bersentuhan dengan arus, aliran air hangat sangat berarti. Es laut terapung tampaknya menghalangi sebagian aliran, mengurangi kecenderungan lapisan es untuk meleleh. Tetapi ketika kadar karbon dioksida cukup tinggi sehingga es terapung meleleh, tidak ada yang menghentikan arus hangat itu. Saat itulah kemiringan Bumi tampaknya paling penting, seperti yang terjadi antara 24,5 juta dan 14 juta tahun lalu.
Sejarah ini menimbulkan kesulitan bagi masa depan Antartika. Pada 2016, tingkat karbon dioksida di atmosfer Bumi melonjak melewati 400 ppm, secara permanen. Terakhir kali dalam sejarah geologis Bumi bahwa karbon dioksida setinggi ini, tidak ada es laut sepanjang tahun di Antartika, kata Levy. Jika emisi terus berlanjut seperti itu, es laut akan goyah, kata Levy, "dan kita akan melompat kembali ke dunia yang belum ada selama jutaan tahun."
"Lapisan es berbasis laut Antartika yang rentan akan merasakan efek kemiringan kami saat ini yang relatif tinggi, dan pemanasan laut di batas Antartika akan semakin besar," katanya.
Pada hari Senin (14 Januari), sekelompok peneliti lain melaporkan bahwa laju pencairan Antartika sudah enam kali lebih cepat daripada beberapa dekade yang lalu. Para peneliti menemukan bahwa benua kehilangan sekitar 40 gigaton es per tahun antara 1979 dan 1990. Antara 2009 dan 2017, rata-rata kehilangan 252 gigaton es per tahun.
Para peneliti sekarang melihat variasi kecil dalam sensitivitas terhadap kemiringan Bumi yang terjadi di tiga pola luas yang mereka temukan, tetapi pesan utamanya sudah jelas, kata Levy.
"Es laut Antartika jelas penting," katanya. "Kita perlu mendorong dan mencari cara untuk memenuhi target emisi."
